Как рассчитать потребляемую мощность

Какой аппарат выбрать?

С точки зрения экономии средств, действительно, не нужен сварочный инвертор на максимальный ток дуги в 220 А, когда можно обойтись 160 амперами, не превышая ток в 140-150 при диаметре стального (внутреннего) стержня электрода до 4-х мм. О том, что инвертор работает почти «в пику» и подвергается перегреву – горячие силовые каскады, горячий, как работающая лампочка накаливания в 80 ватт энергии, радиатор – задумываются немногие новички.

Сварочные агрегаты именитых брендов стоят дороже, чем аппараты от малоизвестных на сегодня китайских фирм. Практика показывает, что лучше перестраховаться и взять как минимум инверторник с двух-трёхкратным запасом мощности. Такая модель даже при ежедневной работе до нескольких часов – в пересчёте на непрерывное горение сварочной дуги – проработает без проблем лет 10. В течение данного срока потребителю не придётся менять сгоревшие силовые диодные мосты, конденсаторы и микросхему (если она есть).

Как рассчитать потребление?

Расчёт потребления сварочника начинается с напряжения дуги, равное 20 единицам, прибавляемым к сварочному току, умноженному на 4%. Эта формула – константа, и другого пути для импульсной сварки на постоянном токе не существует. Нетрудно прикинуть, что для тока в 120 А пользователь получит 24,8 В. Разделив 220 В на 24,8, получаем 8,87. С учётом потерь порядка 5-10% округляем полученную величину в меньшую сторону – до 8. Ток в 16 А, указанный на автомате, берём не максимальным, а несколько меньшим – 15, и умножаем его на эти 8 единиц. Выходит, что для относительно безопасной сварки с перерывами (10 минут варим, 10-30 минут – перерыв) получили рабочий сварочный ток в 120 А при потребляемой мощности в 3,5 кВт/ч от сети 220 вольт. Пересчёт потребляемых киловатт берётся с расчётом на суммарное фактическое время горения сварочной дуги. Предположим, работа в общем отняла 3 часа – реально же сварщик варил, скажем, час с небольшим.

Если запас мощности инверторного агрегата позволяет (берётся полупрофессиональная модель на сварочный ток в 250-300 А), то можно, выставив 100-120 А на регуляторе, работать непрерывно по нескольку часов. Дело в том, что мощная силовая электроника нагревается меньше – в лучшем случае охлаждаемый радиатор будет тёплый, а не как кипяток, что обеспечит долговечность и надёжность аппарата. Структура полупроводника (силовых диодов и транзисторных ключей) не так быстро теряет оптимальные рабочие параметры. А значит, в преждевременной замене эти детали не нуждаются.

В целях безопасности на корпусе инверторных аппаратов печатается таблица соответствия толщины свариваемой стали диаметру электрода и рабочему току.

Как рассчитать потребление электрической энергии

В эпоху, когда без электрических приборов трудно представить свою жизнь, а цена на энергоносители постоянно растёт, важно уметь планировать и рассчитывать. Расчёт расхода электроэнергии важен как для планирования будущих затрат на оплату счетов по электроэнергии, так и для определения убытка, нанесённого безучётным пользованием электроэнергией

Варианты определения расхода электроэнергии.

1. Каждый электрический прибор содержит ярлык с указанием его технических характеристик, значение которое измеряется в Ваттах (W или Вт) это и есть электрическая мощность. На некотором оборудовании, например, микроволновой печи, может указываться диапазон значений, например, от 800 до 1000Вт в таком случае принято брать среднее значение 900 Вт.

Так же, известно приблизительное время работы каждого потребителя электрической энергии. Холодильник работает не более 8 часов в сутки и так по каждому прибору. Только время работы обогревателя, вентилятора и кондиционера могут существенно отличаться в зависимости от сезона. В таком случае точнее будет проводить разные расчёты для каждого времени года.

Далее, мощность каждого электроприбора умножается на время его работы, в часах за сутки. После чего находится суммарный расход по квартире (дому, предприятию) и делится на 1000, поскольку стандартная единица расхода кВт*ч, формула в этом случае достаточна, проста, и в результате подсчёта получается расход электроэнергии за сутки. Умножив число на количество дней в месяце или в году, можно определить месячный и годовой расход соответственно.

Дальнейший расчёт не отличается от первого варианта.

Как правило, электросчётчик достаточно точно рассчитывает количество потреблённой электроэнергии. Руководствуясь его показаниями можно достаточно точно определить объём потреблённой энергии. Для этого достаточно из текущих показаний прибора, вычесть предыдущие. Полученное значение и будет расход за конкретный период времени.

В случае со счётчиками непрямого измерения, то есть с трансформаторами тока и (или) напряжения, полученное число нужно умножить на коэффициент трансформации.

Среднеприведённые значения мощности электрических приборов

Порой в быту достаточно тяжело определить значение мощности указанное на бирках, а показания электросчётчика ставятся под сомнение. В таблице представлены типовые значения мощности распространённых электроприборов.

Наименование электроприбора Мощность, Вт

Микроволновая печь 1000

Лампа накаливания 75

Приведённые в таблице данные могут значительно отличаться от реальных, поскольку сейчас существует достаточно много модификаций одного и того же электроприбора.

В случае когда точную мощность прибора определить невозможно, отсутствуют паспортные данные, специалисты часто пользуются токоизмерительными приборами, амперметром или клещами.

Энергоснабжающие организации часто пользуются расчётом электропотребления в случае выявления безучётного потребления электроэнергии и бездоговорного потребления электроэнергии. В этом случае, расчет производится с применением специальных коэффициентов, и, как правило, значение получается выше реально потреблённой электроэнергии.

Правильно применяя вышеуказанные формулы и произведя обратный расчёт, можно без труда вычислить потребляемую мощность электроприборов, зная расход за месяц, и даже среднее значение тока. Эти данные помогут определить сечение токопроводящих жил и защитной аппаратуры.

Расчетная мощность общественных зданий

В таких объектах, как и в государственных учреждениях, отдельно рассчитывают потребление силовых установок и светильников. Для первой категории существенное значение будет иметь реактивная составляющая мощности. Исходные данные берут из проектной документации, проверяют по паспортам отдельных единиц техники. При наличии соответствующего автономного объекта уточняют параметры котельной.

Параметры светильников существенно различаются в зависимости от типа. Устаревшие лампы накаливания потребляют много электроэнергии при сравнительно небольшом КПД. Светодиодные приборы экономичнее в 8-10 раз.

Для оценки крупных объектов пользуются усредненными показателями удельной мощности на единицу площади, рабочее место. В некоторых ситуациях на потребление существенное влияние оказывает режим работы или количество посетителей.

Что такое установленная мощность

Как видно из рассмотренного примера, простое сложение исходных параметров не позволит получить точный результат. В действительности, кроме возможности совместного включения, следует учесть длительность и время работы. Подробные сведения о режиме эксплуатации помогут использовать преимущества сравнительно недорогих тарифов (ночью, в праздничные и выходные дни).

Установленная мощность – это суммарный показатель, который рассчитан с учетом различных поправочных коэффициентов. Ниже представлены методики, которые используют для профессиональных и частных вычислений.

Полная мощность и ее составляющие

Электрическая мощность – это величина, отвечающая за скорость изменения или передачи электроэнергии. Полная мощность обозначается буквой S и находится как произведение действующих значений тока и напряжения. Её единица измерения – вольт-ампер (В·А; V·A).

Полная мощность может складываться из двух составляющих: активной (P) и реактивной (Q).

Активная мощность измеряется в ваттах (Вт; W), реактивная – в варах (Вар).

Это зависит от того, какой тип нагрузки включён в цепь потребления электроэнергии.

Активная нагрузка

Такой тип нагрузки представляет собой элемент, оказывающий сопротивление электрическому току. В результате чего ток выполняет работу по нагреву нагрузки, и электричество превращается в тепло. Если к батарейке последовательно подключить резистор на любое сопротивление, то ток, проходящий по замкнутой цепи, будет нагревать его до тех пор, пока батарейка не разрядится.

Внимание! В качестве активной нагрузки в сетях переменного тока можно привести пример теплового электронагревателя (ТЭНа). Тепловыделение на нём – результат работы электричества

К подобным потребителям также относятся спирали лампочек, электроплиты, духовки, утюг, кипятильник.

Емкостная нагрузка

В качестве такой нагрузки выступают аппараты, которые могут аккумулировать энергию в электрополях и создавать движение (колебание) мощности от источника к нагрузке и обратно. Ёмкостной нагрузкой служат конденсаторы, кабельные линии (ёмкость между жилами), последовательно и параллельно соединённые в контур конденсаторы и катушки индуктивности. Усилители звуковой мощности, синхронные электрические двигатели в перевозбуждённом режиме тоже нагружают линии ёмкостной составляющей.

Индуктивная нагрузка

Когда потребителем электричества является определённое оборудование, включающее в свой состав:

• трансформаторы;
• трёхфазные асинхронные двигатели, насосы.

На табличках, прикреплённых к оборудованию, можно увидеть такую характеристику, как cos ϕ. Это коэффициент сдвига фаз между током и напряжением в сети переменного тока, в которую будет включено оборудование. Его ещё называют коэффициентом мощности, чем ближе cos ϕ к единице, тем лучше.

Важно! Когда в устройстве содержатся индуктивные или ёмкостные компоненты: трансформаторы, дроссели, обмотки, конденсаторы, синусоидальный ток отстаёт по фазе от напряжения на некоторый угол. В идеале ёмкость обеспечивает сдвиг фазы на -900, а индуктивность – на + 900

Значения cos ϕ в зависимости от типа нагрузки

Ёмкостная и индуктивная составляющие в сумме образуют реактивную мощность. Тогда формула полной мощности имеет вид:

S = √ (P2 + Q2),

где:

• S – полная мощность (ВА);
• P – активная часть (Вт);
• Q – реактивная часть (Вар).

Если отобразить это графически, тогда можно увидеть, что векторное сложение P и Q будет полной величиной S – гипотенузой треугольника мощности.

Графическое пояснение сути полной мощности